多机器人路径规划研究方法.doc

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1、多机器人路径规划研宄方法张亚鸣雷小宇杨胜跃樊晓平瞿志华贾占朝摘要：在查阅大量文献的基础上对多机器人路径规划的主要研究内容和研究现状进行了分析和总结，讨论了多机器人路径规划方法的评判标准，并阐述了研究遇到的瓶颈问题，展望了多机器人路径规划方法的发展趋势。关键词：多机器人；路径规划；强化学习；评判准则Abstract：Thispaperanalyzedandconcludedthemainmethodafthepathplanningreot.Thendiscussedthanningresearchformgeof,itexpoundedth

2、thplanningresearchecastedthefuturedeobotpathplanning.Keywords：multindcurrentresearchosearchformultirobecriterionofpathplultirobotbasedlarebottleneckofthepaformultirobot，forvelopmentofmultirrobot；pathplanning；rEinforcementlearning；evaluatingcriteria近年来，分布式人工智能(DAI)成为人工智能研究的

3、一个重要分支。DAI研究大致可以分为DPS和MAS两个方面。一些从事机器人学的研究人员受多智能体系统研究的启发，udedthemainmethodafthepathplanningreot.Thendiscussedthanningresearchformgeof,itexpoundedththplanningresearchecastedthefuturedeobotpathplanning.Keywords：multindcurrentresearchosearchformultirobecriterionofpathplultirob

4、otbasedlarebottleneckofthepaformultirobot，forvelopmentofmultirrobot；pathplanning；rEinforcementlearning；evaluatingcriteria近年来，分布式人工智能(DAI)成为人工智能研究的一个重要分支。DAI研究大致可以分为DPS和MAS两个方面。一些从事机器人学的研究人员受多智能体系统研究的启发，将智能体概念应用于多机器人系统的研究中，将单个机器人视做一个能独立执行特定任务的智能体，并把这种多机器人系统称为多智能体机器人系统。因此，本文

5、中多机器人系统等同于多智能体机器人系统。目前，多机器人系统已经成为学术界研究的热点，而路径规划研究又是其核心部分。机器人路径规划问题可以建模为一个带约束的优化问题，其包括地理环境信息建模、路径规划、定位和避障等任务，它是移动机器人导航与控制的基础。单个移动机器人路径规划研究一直是机器人研究的重点，且已经有许多成果［广3］，例如在静态环境中常见的有连接图法、可视图法、切线图法、Voronoi图法、自由空间法、栅格法、拓扑法、链接图法、DempsterShafer证据理论建图等；动态环境中常见的有粒子群算法、免疫算法、遗传算法、神经网络、蚁群算

6、法、模拟退火算法、人工势场法等。然而，多机器人路径规划研究比单个机器人路径规划要复杂得多，必须考虑多机器人系统中机器人之间的避碰机制、机器人之间的相互协作机制、通信机制等问题。1多机器人路径规划方法单个机器人的路径规划是找出从起始点至终点的一条最短无碰路径。多个机器人的路径规划侧重考虑整个系统的最优路径，如系统的总耗时间最少路径或是系统总路径最短等。从目前国内外的研究来看，在规划多机器人路径时，更多考虑的是多机器人之间的协调和合作式的路径规划。目前国内外分为传统方法、智能优化方法和其他方法三大类。其中传统方法主要有基于图论的方法；智能优化方

7、法主要有遗传算法、蚁群算法、免疫算法、神经网络、强化学习等；其他方法主要有动态规划、最优控制算法、模糊控制等。它们中的大部分都是从单个机器人路径规划方法扩展而来的。1）传统方法多机器人路径规划传统方法的特点主要体现在基于图论的基础上。方法一般都是先将环境构建成一个然后再从图中寻找最优的路径。其优点是比较简单，比较容易实现；缺点是得到的路径有可能不是最优路径，而是次优路径。薄喜柱等人［4］提出的一种新路径规划方法的基本思想就是基于栅格类的环境表示和障碍地图的。而人工势场方法的基本思想是将移动机器人在环境中的运动视为一种虚拟人工受力场中的运动。

8、障碍物对移动机器人产生斥力目标点产生引力，引力和斥力周围由一定的算法产生相应的势，机器人在势场中受到抽象力作用，抽象力使得机器人绕过障碍物。其优点是适合未知环境下的规划，不会出现